Grafički prikaz magnetnog polja. Vektorski fluks magnetne indukcije

Magnetno polje se može grafički prikazati pomoću linija magnetske indukcije. Linija magnetske indukcije je linija čija se tangenta u svakoj tački poklapa sa smjerom vektora indukcije magnetskog polja (slika 6).

Istraživanja su pokazala da su vodovi magnetne indukcije zatvorene linije, pokrivanje struja. Gustoća linija magnetske indukcije proporcionalna je veličini vektora na datoj lokaciji u polju. U slučaju magnetskog polja jednosmjerne struje, linije magnetske indukcije imaju oblik koncentričnih krugova koji leže u ravninama okomitim na struju, sa središtem na pravoj liniji sa strujom. Smjer magnetske indukcije, bez obzira na oblik struje, može se odrediti pomoću pravila gimleta. U slučaju magnetskog polja jednosmjerne struje, gimlet se mora rotirati tako da se kretanje napred onda se poklapa sa smjerom struje u žici rotaciono kretanje ručka gimleta će se poklopiti sa smjerom linija magnetske indukcije (slika 7).

Na sl. Na slikama 8 i 9 prikazane su slike linija magnetske indukcije kružnog strujnog polja i polja solenoida. Solenoid je skup kružnih struja sa zajedničkom osom.

Linije indukcionog vektora unutar solenoida su paralelne jedna s drugom, gustina linija je ista, polje je jednolično (= const). Polje solenoida je slično polju trajnog magneta. Kraj solenoida iz kojeg izlaze indukcijske linije sličan je sjevernom polu - N, suprotni kraj solenoida je sličan južnom polu - S.

Broj linija magnetske indukcije koje prodiru u određenu površinu naziva se magnetni tok kroz tu površinu. Odrediti magnetni fluks slovo F u (ili F).

,

(3)

Gdje je α ugao koji formiraju vektor i normala na površinu (slika 10).

– projekcija vektora na normalu na područje S.

Magnetski fluks se mjeri u webers (Wb): [F]=[B]× [S]=T× m 2 = =

“Određivanje magnetnog polja” - Koristeći podatke dobijene tokom eksperimenata, popunite tabelu. J. Vern. Kada magnet prinesemo magnetnoj igli, ona se okreće. Grafički prikaz magnetnih polja. Hans Christian Oersted. Električno polje. Magnet ima dva pola: sjeverni i južni. Faza generalizacije i sistematizacije znanja.

“Magnetno polje i njegov grafički prikaz” - Nehomogeno magnetno polje. Strujni kalemovi. Magnetne linije. Amperova hipoteza. Unutar trakastog magneta. Nasuprotni magnetni polovi. Polar Lights. Magnetno polje trajnog magneta. Magnetno polje. Zemljino magnetsko polje. Magnetski polovi. Biometrology. Koncentrični krugovi. Uniformno magnetno polje.

“Energija magnetnog polja” je skalarna veličina. Proračun induktivnosti. Konstantna magnetna polja. Vrijeme za opuštanje. Definicija induktivnosti. Energija zavojnice. Ekstrastruje u kolu sa induktivnošću. Prolazni procesi. Gustoća energije. Elektrodinamika. Oscilatorno kolo. Pulsno magnetno polje. Samoindukcija. Gustina energije magnetnog polja.

“Karakteristike magnetnog polja” - Magnetne indukcione linije. Gimletovo pravilo. Okreni se dalekovodi. Model kompjutera Zemljino magnetsko polje. Magnetna konstanta. Magnetna indukcija. Broj nosača naboja. Tri načina za postavljanje vektora magnetske indukcije. Magnetno polje električne struje. Fizičar William Gilbert.

“Svojstva magnetnog polja” - Vrsta supstance. Magnetna indukcija magnetnog polja. Magnetna indukcija. Trajni magnet. Neke vrijednosti magnetne indukcije. Magnetna igla. Zvučnik. Vektorski modul magnetne indukcije. Vodovi magnetne indukcije su uvijek zatvoreni. Interakcija struja. Obrtni moment. Magnetna svojstva supstance.

“Kretanje čestica u magnetnom polju” - Spektrograf. Manifestacija Lorentzove sile. Lorentzova sila. Cyclotron. Određivanje veličine Lorentzove sile. Kontrolna pitanja. Smjerovi Lorentzove sile. Međuzvjezdana materija. Zadatak eksperimenta. Promijenite postavke. Magnetno polje. Maseni spektrograf. Kretanje čestica u magnetskom polju. Katodna cijev.

Ukupno ima 20 prezentacija

Za proučavanje strukture magnetnog polja koristite spektralna metoda. Male gvozdene strugotine koje upadaju magnetno polje, su magnetizirani i, u interakciji jedni s drugima, formiraju lance, čija lokacija omogućava prosuđivanje strukture magnetnog polja.

Kao primjer primjene metoda spektra Razmotrimo eksperiment s magnetskim poljem pravog vodiča. Kroz tanku dielektričnu ploču prolazimo dugačak ravan vodič spojen na električni krug. Na tanjir ćemo posuti sitne željezne strugotine, lagano tapkajući po tanjiru. Piljevina će se skupljati oko provodnika u obliku koncentričnih krugova različitih prečnika (slika 6.10). Ponavljanjem eksperimenta s drugim provodnicima pri drugim vrijednostima struje dobićemo slične slike koje se nazivaju magnetni spektri.

Spectra može se prikazati na papiru kao vodovi magnetne indukcije.

Za pravi provodnik, takva slika je prikazana na Sl. 6.11. U slikama magnetnog spektra vodovi magnetne indukcije pokazuju smjer magnetske indukcije u svakoj tački. U svakoj tački indukcione linije tangenta se poklapa sa vektorom magnetske indukcije.

Zovu se linije čije tangente u svakoj tački pokazuju smjer magnetske indukcije linije magnetne indukcije.

Gustina vodovi magnetne indukcije zavisi od modula magnetne indukcije. Veći je tamo gdje je veći modul i obrnuto. Smjer magnetske indukcije pravog vodiča određen je pravilom desnog zavrtnja.

Spektri magnetnog polja provodnici drugih oblika imaju mnogo zajedničkog.

Dakle, spektar magnetnog polja prstena sa strujom sličan je dvama kombinovanim spektrima ravnih provodnika (slika 6.12). Veća je samo gustina indukcionih linija u centru prstena (slika 6.13).

Magnetski spektar zavojnice sa veliki iznos okreta (solenoid) je prikazan na Sl. 6.14. Slika pokazuje da su linije Magnetna indukcija takve zavojnice je iznutra paralelna i ima istu gustoću. Ovo ukazuje da je unutar dugog zavojnice magnetsko polje jednolično - u svim tačkama magnetna indukcija je ista (slika 6.15). Linije magnetske indukcije se razilaze samo izvan zavojnice, gdje je magnetsko polje neujednačeno.

Ako uporedimo spektre magnetnih polja provodnika sa strujom raznih oblika, onda to možete primijetiti indukcijski vodovi su uvijek zatvoreni ili sa daljim nastavkom mogu se zatvoriti. Ovo ukazuje na odsustvo magnetnih naboja. Ovo polje se zove vortex. Vrtložno polje nema potencijal.Materijal sa sajta

Na ovoj stranici nalazi se materijal o sljedećim temama:

• Spektri magnetnog polja gdz radna sveska

• Koji se fizički procesi dešavaju tokom formiranja magnetskog spektra

• Otkrića u oblasti magnetnih polja

• Izvještaj na temu magnetsko polje i njegov grafički prikaz

• Primjeri spektra magnetnog polja

Pitanja o ovom materijalu:

Ne možemo vidjeti magnetsko polje, ali radi boljeg razumijevanja magnetne pojave važno je naučiti kako to prikazati. U tome će vam pomoći magnetne igle. Svaka takva strelica je mali trajni magnet koji se lako rotira u horizontalnoj ravni (slika 2.1). Iz ovog paragrafa ćete naučiti kako je magnetsko polje grafički prikazano i koja fizička veličina ga karakteriše.

Rice. 2.2. U magnetskom polju, magnetske strelice su orijentisane na određeni način: severni pol strelice pokazuje smer vektora indukcije magnetnog polja u datoj tački

Proučavamo karakteristike jačine magnetnog polja

Ako se nabijena čestica kreće u magnetskom polju, tada će polje djelovati na česticu određenom silom. Veličina ove sile ovisi o naboju čestice, smjeru i brzini njenog kretanja, kao i o tome koliko je jako polje.

Karakteristika jačine magnetnog polja je magnetna indukcija.

Magnetna indukcija (indukcija magnetskog polja) je vektorska fizička veličina koja karakteriše djelovanje sile magnetsko polje.

Magnetna indukcija je označena simbolom B.

SI jedinica magnetne indukcije je tesla; nazvan po srpskom fizičaru Nikoli Tesli (1856-1943):

Smjer vektora magnetske indukcije u datoj tački magnetnog polja uzima se kao smjer koji pokazuje sjeverni pol magnetne igle instalirane u ovoj tački (slika 2.2).

Bilješka! Smjer sile kojom magnetsko polje djeluje na pokretne nabijene čestice ili na provodnik sa strujom, ili na magnetsku iglu, ne poklapa se sa smjerom vektora magnetske indukcije.

Magnetne linije:

Rice. 2.3. Linije magnetnog polja trakastog magneta

Izvan magneta napuštaju sjeverni pol magneta i ulaze u južni pol;

Uvijek zatvoreno (magnetno polje je vrtložno polje);

Najgušće su smješteni na polovima magneta;

Nikad se ne seci

Predstavlja magnetno polje

Na sl. 2.2 vidimo kako su magnetske igle orijentirane u magnetskom polju: njihove ose kao da formiraju linije, a vektor magnetske indukcije u svakoj tački usmjeren je duž tangente na liniju koja prolazi kroz ovu tačku.

Magnetna polja su grafički prikazana pomoću magnetnih linija:

1) pravac vektora magnetne indukcije u datoj tački uzima se kao pravac linije magnetne indukcije;

Rice. 2.4. Lanci željeznih strugotina reproduciraju uzorak linija magnetske indukcije magnetnog polja potkovičastog magneta

2) što je veći modul magnetne indukcije, to su bliže jedan drugome privučeni magnetne linije.

Nakon što smo ispitali grafički prikaz magnetnog polja trakastog magneta, možemo izvući neke zaključke (vidi sliku 2.3).

Imajte na umu da ovi zaključci vrijede za magnetske linije bilo kojeg magneta.

Koji smjer imaju magnetske linije unutar trakastog magneta?

Obrazac magnetnih linija može se reproducirati pomoću željeznih strugotina.

Uzmimo potkovičasti magnet, na njega stavimo ploču od pleksiglasa i kroz cjedilo izlijemo željezne opiljke na ploču. U magnetnom polju, svaki komad željeza će se magnetizirati i pretvoriti u malu "magnetnu iglu". Improvizovane „strelice“ su orijentisane duž magnetnih linija magnetnog polja magneta (slika 2.4).

Nacrtajte sliku linija magnetnog polja potkovičastog magneta.

Naučimo o uniformnom magnetnom polju

Magnetno polje u određenom dijelu prostora naziva se uniformno ako su u svakoj tački vektori magnetske indukcije isti i po veličini i po smjeru (slika 2.5).

U područjima gdje je magnetsko polje jednolično, linije magnetne indukcije su paralelne i nalaze se na istoj udaljenosti jedna od druge (sl. 2.5, 2.6). Magnetne linije jednolikog magnetskog polja usmjerene prema nama obično se prikazuju kao tačke (slika 2.7, a) - kao da vidimo „vrhove strelica“ kako lete prema nama. Ako su magnetske linije usmjerene dalje od nas, onda su prikazane križevima - kao da vidimo "perje strelica" kako odlete od nas (slika 2.7, b).

U većini slučajeva imamo posla s nehomogenim magnetnim poljem, poljem u različitim tačkama čiji vektori magnetne indukcije imaju različita značenja i uputstva. Magnetne linije takvog polja su zakrivljene, a njihova gustina je različita.

Rice. 2.6. Magnetno polje unutar trakastog magneta (a) i između dva magneta okrenuta jedan prema drugom sa suprotnim polovima (b) može se smatrati uniformnim

Proučavanje Zemljinog magnetnog polja

Da bi proučavao zemaljski magnetizam, William Gilbert je napravio trajni magnet u obliku lopte (model Zemlje). Postavivši kompas na loptu, primijetio je da se igla kompasa ponaša na isti način kao na površini Zemlje.

Eksperimenti su omogućili naučniku da sugeriše da je Zemlja ogroman magnet, a njen južni magnetni pol se nalazi na severu naše planete. Dalja istraživanja potvrdila su hipotezu W. Gilberta.

Na sl. Slika 2.8 prikazuje sliku magnetnih indukcionih linija Zemljinog magnetnog polja.

pirinač. 2.7. Slika linija magnetske indukcije jednolikog magnetskog polja, koje su okomite na ravan crteža i usmjerene prema nama (a); usmjereno od nas (b)

Zamislite da hodate prema Sjevernom polu, krećući se tačno u smjeru u kojem pokazuje igla kompasa. Hoćete li stići na odredište?

Linije magnetske indukcije Zemljinog magnetnog polja nisu paralelne s njenom površinom. Ako magnetnu iglu učvrstite u kardanu, odnosno tako da se može slobodno rotirati i oko horizontale i

Rice. 2.8. Raspored magnetnih linija magnetnog polja planete Zemlje

i okolo vertikalne ose, strelica će biti postavljena pod uglom u odnosu na površinu Zemlje (slika 2.9).

Kako će se magnetna igla nalaziti u uređaju na sl. 2,9 blizu Zemljinog sjevernog magnetnog pola? blizu Zemljinog južnog magnetnog pola?

Zemljino magnetsko polje dugo je pomagalo putnicima, mornarima, vojnom osoblju i drugima u navigaciji. Dokazano je da se ribe, morski sisari i ptice tokom svojih migracija orijentišu prema Zemljinom magnetnom polju. Neke životinje, poput mačaka, također se kreću kada traže put do kuće.

Naučite o magnetnim olujama

Istraživanja su pokazala da se u bilo kojoj oblasti Zemljino magnetsko polje mijenja periodično, svaki dan. Osim toga, uočavaju se male godišnje promjene u magnetnom polju Zemlje. Međutim, ima i naglih promjena. Snažni poremećaji u magnetnom polju Zemlje, koji pokrivaju čitavu planetu i traju od jednog do nekoliko dana, nazivaju se magnetnim olujama. Zdravi ljudi ih praktično ne osjećaju, već oni koji imaju kardiovaskularne bolesti i bolesti nervni sistem, magnetne oluje uzrokovati pogoršanje zdravlja.

Zemljino magnetsko polje je svojevrsni “štit” koji štiti našu planetu od onih koji lete iz svemira, uglavnom sa Sunca (“ sunčani vjetar"), nabijene čestice. U blizini magnetnih polova, tokovi čestica lete prilično blizu Zemljine atmosfere. Sa povećanjem sunčeve aktivnosti, kosmičke čestice ulaze u gornje slojeve atmosfere i jonizuju molekule gasa – aurore se primećuju na Zemlji (slika 2.10).

Hajde da sumiramo

Magnetna indukcija B je vektorska fizička veličina koja karakterizira djelovanje sile magnetskog polja. Smjer vektora magnetske indukcije poklapa se sa smjerom na koji je usmjeren sjeverni pol magnetne igle. SI jedinica magnetne indukcije je tesla (T).

Uvjetne usmjerene linije, u čijoj se tački tangenta poklapa s linijom duž koje je usmjeren vektor magnetske indukcije, nazivaju se linije magnetske indukcije ili magnetske linije.

Linije magnetske indukcije su uvijek zatvorene, izvan magneta napuštaju sjeverni pol magneta i ulaze u južni, gušće su u onim područjima magnetskog polja gdje je modul magnetne indukcije veći.

Planeta Zemlja ima magnetno polje. Blizu sjevernog geografskog pola Zemlje nalazi se njen južni magnetni pol, a blizu južnog geografskog pola sjeverni magnetni pol.

Kontrolna pitanja

1. Definirajte magnetnu indukciju. 2. Koji je smjer vektora magnetske indukcije? 3. Koja je SI jedinica magnetske indukcije? Po kome je nazvana? 4. Dajte definiciju linija magnetske indukcije. 5. Koji smjer je prihvaćen kao smjer magnetskih linija? 6. Šta određuje gustinu magnetnih linija? 7. Koje magnetno polje se naziva uniformnim? 8. Dokažite da Zemlja ima magnetno polje. 9. Kako su Zemljini magnetni polovi locirani u odnosu na geografske? 10. Šta su magnetne oluje? Kako utiču na osobu?

Vježba br. 2

1. Na sl. Na slici 1 prikazane su linije magnetske indukcije u određenom dijelu magnetskog polja. Za svaki slučajevi a-c utvrditi: 1) kakvo je to polje - homogeno ili heterogeno; 2) smer vektora magnetne indukcije u tačkama A i B polja; 3) u kojoj tački - A ili B - je indukcija magnetnog polja veća.

2. Zašto bi čelična rešetka za prozore mogla postati magnetizirana s vremenom?

3. Na sl. Slika 2 prikazuje linije magnetskog polja koje stvaraju dva identična trajna magneta okrenuta jedan prema drugom sa sličnim polovima.

1) Postoji li magnetno polje u tački A?

2) Koji je smjer vektora magnetske indukcije u tački B? u tački C?

3) U kojoj tački - A, B ili C - je indukcija magnetnog polja najveća?

4) Koji je smjer vektora magnetske indukcije unutar magneta?

4. Ranije, tokom ekspedicija na Sjeverni pol, pojavile su se poteškoće u određivanju smjera kretanja, jer u blizini pola obični kompasi gotovo da nisu radili. Zašto misliš?

5. Iskoristite dodatne izvore informacija i saznajte koliku važnost ima magnetsko polje za život na našoj planeti. Šta bi se dogodilo kada bi Zemljino magnetno polje iznenada nestalo?

6. Postoje područja zemljine površine gdje je magnetna indukcija Zemljinog magnetnog polja mnogo veća nego u susjednim područjima. Koristite dodatne izvore informacija i saznajte više o magnetskim anomalijama.

7. Objasni zašto bilo koje nenabijeno tijelo uvijek privlači tijelo koje ima električni naboj.

Ovo je udžbenički materijal

Oerstedov eksperiment iz 1820. Na šta ukazuje devijacija magnetne igle pri zatvaranju električno kolo? Postoji magnetsko polje oko provodnika koji vodi struju. Na to reaguje magnetna igla. Izvor magnetskog polja su pokretni električni naboji ili struje.

Oerstedov eksperiment iz 1820. Na šta ukazuje činjenica da se magnetna igla okreće? To znači da je smjer struje u vodiču obrnut.

Amperov eksperiment iz 1820. Kako objasniti činjenicu da provodnici sa strujom međusobno djeluju? Znamo da magnetno polje djeluje na provodnik kroz koji teče struja. Stoga se fenomen interakcije struja može objasniti na sljedeći način: struja u prvom provodniku stvara magnetno polje koje djeluje na drugu struju i obrnuto...

Jedinica struje Ako struja od 1 A teče kroz dva paralelna vodiča dužine 1 m, koja se nalaze na udaljenosti od 1 m jedan od drugog, tada oni djeluju u interakciji sa silom N.

Jedinica struje je 2 A. Kolika je jačina struje u provodnicima ako su u interakciji sa silom H?

Šta je magnetno polje i koja su njegova svojstva? 1. MP je poseban oblik materije koji postoji nezavisno od nas i našeg znanja o njoj. 2.MF se generiše pokretnim električnim nabojima i detektuje se po njegovom uticaju na pokretne električne naboje. 3. Sa udaljenosti od MF izvora slabi.

Svojstva magnetnih linija: 1. Magnetne linije su zatvorene krive. Šta to znači? Ako uzmete komad magneta i razbijete ga na dva dijela, svaki komad će opet imati "sjeverni" i "južni" pol. Ako dobijeni komad ponovo razbijete na dva dijela, svaki dio će opet imati “sjeverni” i “južni” pol. Nije važno koliko su mali rezultujući komadi magneta, svaki komad će uvijek imati "sjeverni" i "južni" pol. Nemoguće je postići magnetni monopol ("mono" znači jedan, monopol znači jedan pol). Barem je ovo moderno gledište na ovaj fenomen. Ovo sugerira da magnetni naboji ne postoje u prirodi. Magnetski polovi ne može se podijeliti.

2. Magnetno polje se može otkriti... A) djelovanjem na bilo koji provodnik, B) djelovanjem na provodnik kroz koji teče električna struja, C) nabijenom teniskom loptom okačenom na tankoj nerastezljivoj niti, D ) o pokretnim električnim nabojima. a) A i B, b) A i B, c) B i C, d) B i D.

7. Koje su tvrdnje tačne? O. Električni naboji postoje u prirodi. B. Magnetna naelektrisanja postoje u prirodi. B. Ne postoji u prirodi električnih naboja. D. U prirodi nema magnetnih naelektrisanja. a) A i B, b) A i B, c) A i D, d) B, C i D.

10. Dva paralelna provodnika dužine 1 m, koja se nalaze na udaljenosti od 1 m jedan od drugog, kada kroz njih teče električna struja, privlače se silom N. To znači da kroz provodnike teku struje... a) u suprotnom pravci, po 1 A, b) jedan smjer na 1 A, c) suprotni smjerovi na 0,5 A, d) jedan smjer na 0,5 A.

23. Magnetna igla će odstupiti ako se postavi blizu... A) blizu toka elektrona, B) blizu toka atoma vodonika, C) blizu toka negativnih jona, D) blizu toka pozitivnih jona, E) blizu protoka jezgara atoma kiseonika. a) svi odgovori su tačni, b) A, B, C i D, c) B, C, D, d) B, C, D, E

3. Na slici je prikazan poprečni presjek provodnika sa strujom u tački A, električna struja ulazi okomito na ravan slike. Koji od smjerova prikazanih u tački M odgovara smjeru vektora B indukcije magnetskog polja struje u ovoj tački? a) 1, b) 2, c) 3, 4)